一种等离子体剥除光纤涂覆层的方法和系统转让专利
申请号 : CN202110783616.0
文献号 : CN113253388B
文献日 : 2021-09-10
发明人 : 刘茵紫 , 王勇 , 兰根书
申请人 : 武汉聚合光子技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种等离子体剥除光纤涂覆层的方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:将待剥除涂覆的光纤穿入石英玻璃反应管中,石英玻璃反应管两端的光纤旋转夹具将光纤夹紧,保持光纤呈直线且位于石英玻璃反应管的轴线位置;
将石英玻璃反应管以及与其连接的腔室抽真空;
等离子体发生器输出等离子体至腔室中,待传感器监测到等离体子达到预期浓度后关闭等离子体发生装置,静置使得等离子体在腔室中均匀分布;
打开腔室且同时开启磁场产生装置形成磁场,等离子体通过磁场作用进入石英玻璃反应管中,等离子体与光纤表面的聚合物涂覆层发生化学反应及物理冲击,使涂覆层被气化,完成无损剥除涂覆层。
2.如权利要求1所述等离子体剥除光纤涂覆层的方法,其特征在于,所述方法还包括:涂覆层被气化后产生的废气从石英玻璃反应管中抽出并处理。
3.如权利要求2所述等离子体剥除光纤涂覆层的方法,其特征在于,通过等离子体剥除涂覆层过程中,光纤旋转夹具驱动光纤匀速转动。
4.如权利要求3所述等离子体剥除光纤涂覆层的方法,其特征在于,所述方法还包括:完成一段光纤涂覆层剥除后,光纤旋转夹具松开光纤,控制石英玻璃反应管或光纤移动一工位距离,实现下一段光纤涂覆层剥除。
5.一种等离子体剥除光纤涂覆层的系统,其特征在于,所述系统包括石英玻璃反应管,所述石英玻璃反应管两端为光纤旋转夹具,所述石英玻璃反应管侧壁沿长度方向开有若干条入口槽,所有入口槽均匀分布,所述入口槽内有开关机构,每条入口槽外部均设有腔室,所述腔室上安装有传感器和磁场产生装置,所述系统还包括等离子体发生装置和气体处理装置,所述等离子体发生装置与各腔室通过连接管连通,所述气体处理装置与所述石英玻璃反应管连通,系统中与等离子体的接触面,包括连接管内壁、腔室内壁、入口槽、开关机构表面、石英玻璃反应管内壁以及光纤旋转夹具内端面均形成有惰性材料层。
6.如权利要求5所述等离子体剥除光纤涂覆层的系统,其特征在于,所述等离子体发生装置通过连接管连通各腔室的左右两端。
7.如权利要求6所述等离子体剥除光纤涂覆层的系统,其特征在于,每个腔室的磁场产生装置有多个,且左右对称分布。
8.如权利要求7所述等离子体剥除光纤涂覆层的系统,其特征在于,所述系统还包括导轨,所述导轨上安装有移动支架,所述石英玻璃反应管安装在所述移动支架上。
9.如权利要求8所述等离子体剥除光纤涂覆层的系统,其特征在于,所述连接管外周有散热装置。
10.如权利要求9所述等离子体剥除光纤涂覆层的系统,其特征在于,所述气体处理装置集成有气泵和废气处理机构。
说明书 :
一种等离子体剥除光纤涂覆层的方法和系统
技术领域
背景技术
纤激光器中所有的光学器件,如光纤合束器、光纤光栅、有源光纤、包层光滤除器等,均是通
过光纤尾纤彼此连接的,因此光纤与光纤熔接点的质量以及对其的热管理成为高功率光纤
激光器功率提升的重要影响因素。
当,则可导致后续的处理都不可用,因此对涂覆层的处理在光纤熔接过程至关重要。
中,光纤与刀片垂直,然后拉动光纤,使涂覆被刀片刮除;后者则先用刀片在光纤上环切一
圈,然后顺着切口将涂覆层剥除。不管是采用剥纤钳还是刀片,其刀口都与光纤垂直且直接
接触,很容易划伤光纤,产生肉眼看不见的细小划痕,由于这些划痕引入了波导缺陷,在激
光或泵浦光经过时容易发生泄露,泄露部位非常容易产生高温,甚至烧毁光纤。另外,采用
剥纤钳剥除涂覆层还有一个缺点,其涂覆剥除分界通常不够平滑,通常会存在很多毛刺或
断层,这些缺陷会在再涂覆时产生空气层,引入杂质,十分不利于高功率光纤激光器系统运
行。热剥除方法主要采用热剥钳剥除光纤涂覆,热剥钳和剥纤钳结构相似,都有两片与待处
理光纤尺寸匹配的半月形刀片,不同的是,热剥钳中两刀片与外加电极相接,通电即可积累
热量。因此,与刀片接触的光纤涂覆层将首先被加热软化,然后再被机械剥除。相比起机械
剥除,热剥除虽然有所改进,但是其涂覆剥除分界仍然不够平滑,且没有彻底解决机械损伤
的问题。
一定危险性不利于后续清洁过程,且存在剥除时间较长、剥除效果容易受环境影响等缺点。
发明内容
复杂等技术问题。
气化,完成无损剥除涂覆层。
槽,所有入口槽均匀分布,所述入口槽内有开关机构,每条入口槽外部均设有腔室,所述腔
室上安装有传感器和磁场产生装置,所述系统还包括等离子体发生装置和气体处理装置,
所述等离子体发生装置与各腔室通过连接管连通,所述气体处理装置与所述石英玻璃反应
管连通,系统中与等离子体的接触面,包括连接管内壁、腔室内壁、入口槽、开关机构表面、
石英玻璃反应管内壁以及光纤旋转夹具内端面均形成有惰性材料层。
子材料)发生反应,解析为新的气相物质而脱离表面,最后将气相物质排出即可,实现光纤
涂覆层超高洁净度剥除,且不会对光纤表面造成损伤;另外,低温等离子体温度接近室温,
不会对光纤造成热损伤或改变光纤波导结构;此外,等离子体均匀存储于腔室中,通过磁场
驱动方式可使等离子体能够快速在反应管中均匀分布,从而实现更均匀、更高效地与石英
光纤涂覆层反应,保证涂覆剥除分界线平整。
附图说明
具体实施方式
不用于限定本发明。
向开有若干条入口槽3,所有入口槽3均匀分布,所述入口槽3内有开关机构4,每条入口槽3
外部均设有腔室5,所述腔室5上安装有传感器51和磁场产生装置6,所述系统还包括等离子
体发生装置7和气体处理装置8,所述等离子体发生装置7与各腔室5通过连接管71连通,所
述气体处理装置8与所述石英玻璃反应管1连通,系统中与等离子体的接触面,包括连接管
内壁、腔室内壁、入口槽、开关机构表面、石英玻璃反应管内壁以及光纤旋转夹具内端面均
形成有惰性材料层。
为柔性管道,分为多路,分别连接至各腔室左右两端,用于传输等离子体,可采用塑料或橡
胶等材料,管道内壁用等离子体惰性材料处理,管道连接处保证气密性。图示腔室上个各有
一个,且对称设置。
涂覆层剥除一致性。腔室设置磁场产生装置,磁场产生装置可以产生要求方向的磁场,通过
磁场偏转,使得腔室内的等离子体能够朝向入口槽加速运动进入快速进入石英玻璃反应管
中。磁场产生装置的开启、磁场强度及方向的调控均可通过中央计算机实现。每个腔室的磁
场产生装置有多个,且左右对称分布。
板4密封嵌入所述圆弧槽41内,所述圆弧挡板4背面连接有驱动板42,比如,所述驱动板为弧
形板,表面有齿条,通过微型电机与齿条啮合驱动所述驱动板转动。
21,所述环形端盖21内圈有旋转马达22,所述旋转马达22内圈有光纤夹具23,所述光纤夹具
23内环绕有多片活动胶夹块24,活动胶夹块24可展开和缩进,当展开时可松开光纤,当缩进
时活动胶夹块可夹紧光纤,因此本结构可对不同尺寸的光纤夹紧实现涂覆剥除,无需更换
夹具,大大简化了操作流程,更加便利。环形端盖为金属外壳,固定不动,内圈设置有旋转马
达,通过旋转马达带动光纤夹具转动,保证反应一致性,根据所需精度可选择不同的活动胶
夹块数量,为了保护光纤避免损伤,活动胶夹块有一定弹性,同时也可以保证活动胶夹块与
光纤表面之间的密封性。通过计算机控制缩进距离从而控制孔径大小,以适应不同尺寸的
光纤。同样光纤旋转夹具内端面与反应管腔内壁等离子体接触面均采用惰性材料涂覆处
理。
抽出并处理,避免直接排出污染环境。
转夹具中央的孔径大小和施加的压力大小,使光纤被牢牢固定形成一条水平直线,且与反
应管同轴,在外部作用力下不会轻易移动或错位,同时保持光纤呈直线状,避免弯曲产生应
力。
境温度不合适,所述连接管外周还可以设置散热装置,确保温度合适。低温等离子体分别从
两侧进入上下两腔室,待传感器监测到等离体子达到一定浓度且在整个腔室中分布均匀。
层被气化,完成无损剥除涂覆层。
入反应管的速度与方向。进入反应管内的等离子体与光纤聚合物涂覆层发生化学反应及物
理冲击,使涂覆材料被气化,从而达到无损剥除涂覆的目的。由于等离子体携带有电荷,因
此可以通过产生磁场的方式驱动等离子体定向运动。图2中,腔室朝向入口槽内壁为弧形过
渡,便于等离子体进入反应管。
够被更快、更均匀地剥除。
装置及废气处理装置及时对反应生产的废气进行处理,避免环境污染;另外通过上下两个
储气腔室及进气方式使得等离子体能够快速在反应管中均匀分布,更均匀高效地与石英光
纤涂覆层反应,保证涂覆剥除分界线平整,能够快速实现两端涂覆剥除分界线平整的中段
剥除;最后光纤旋转夹具可适应对不同尺寸的光纤进行涂覆剥除,无需更换夹具,大大简化
了操作流程,更加便利。